die galaxie, in der wir leben

Ausführlichere Informationen über Gaia gibt es
im Internet unter: http://sci.esa.int/Gaia
Februar 2012
Gaia wird uns ganz neue Einblicke in unsere Galaxis
ermöglichen und uns von ihrer Entstehung, Entwicklung
und Zukunft berichten. Ob Sie Astronom sind oder
nicht, Ihre Vorstellung vom Milchstraßensystem wird
mit Sicherheit durch Gaia revolutioniert werden!
Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass
ein Lichtstrahl, der dicht an einem massiven Körper
vorbeiläuft, abgelenkt wird. So ist zum Beispiel die
Ablenkung von Sternlicht, das dicht an der Sonne
vorbeiläuft,
messbar.
Gaia
wird
mit
einer
außergewöhnlichen Genauigkeit den Grad dieser
Lichtkrümmung bestimmen und damit die Einsteinsche
Theorie auf den Prüfstand stellen.
GRUNDLAGENPHYSIK
Unser
Milchstraßensystem
gehört
zu
einem
Galaxienhaufen, der als "Lokale Gruppe" bezeichnet
wird. Gaia wird die Bahnen von anderen zur Lokalen
Gruppe gehörenden Galaxien studieren, wie z.B. die
Große Magellansche Wolke, die Kleine Magellansche
Wolke oder die Andromeda-Galaxie (M31). Die Bahnen
dieser relativ nahen Galaxien werden uns Hinweise
geben können, wie das Universum kurz nach dem Urknall
ausgesehen hat.
DYNAMIK DER
GALAXIEN
LOCALEN
GRUPPE
VON
DIE GALAXIE, IN
DER WIR LEBEN
Die kleinen Gaia-Bücher
Die Erde dreht sich um die Sonne - so wie sieben
weitere Planeten und zahlreiche Satelliten, Asteroiden
und Kometen. Diese bilden zusammen unser
Sonnensystem. Dieses Sonnensystem wiederum bildet
zusammen mit Milliarden anderer Sterne, Planeten,
Gas, Staubteilchen, Strahlung und unsichtbarer
(dunkler) Materie ein noch viel größeres System, das
durch die Schwerkraft zusammengehalten wird. Dieses
nennen wir unsere Milchstraße oder Galaxis. Außer
unserer Galaxis gibt es noch zahlreiche andere
Galaxien. Sie sind die wesentlichen Bausteine des
Universums.
In einer klaren Nacht können wir mit bloßem Auge ein
weißes Lichtband am Himmel erkennen. Dies ist die
Projektion der Scheibe unserer Galaxis, wie sie sich von
der Erde aus darstellt. Durch die Position der Erde
innerhalb der Galaxis können wir nur eine Teilansicht
der gesamten Galaxis bekommen. Durch Beobachtung
anderer Galaxien konnten wir jedoch weitreichende
Schlüsse ziehen über diejenigen Teile unserer Galaxis,
die für uns im Verborgenen liegen. Jedenfalls ist
es
gelungen,
mit
Hilfe
komplizierter
Beobachtungstechniken und Berechnungen ziemlich
genaue Karten unserer Milchstraße herzustellen.
Wir glauben, dass unsere Galaxis aus vier
Hauptbestandteilen zusammengesetzt ist: der Scheibe,
der zentralen Verdickung, dem sphärischen Halo und
einem äußeren dunklen Halo.
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Während der Gaia-Satellit den Himmel
abtastet, beobachtet er alles, was durch sein
hochempfindliches Gesichtsfeld wandert. Innerhalb
unseres Sonnensystems wird er eine ganze Reihe von
spektakulären Beobachtungen machen. So liegt zum
Beispiel zwischen den Umlaufbahnen von Mars und
Jupiter der Asteroidengürtel. Ungefähr 470.000
Asteroiden (Kleine Planeten) sind bisher beobachtet
worden. Gaia wird bis zu 250.000 von ihnen finden. Das
Aufspüren und die Klassifikation von Asteroiden hat
eine große Bedeutung für das Studium der Entstehung
und Entwicklung unseres Sonnensystems, da man davon
ausgehen kann, dass sich ihre Zusammensetzung seit
der Entstehung unseres Planetensystems nicht
verändert hat. Und eine weitere spannende Frage wird
Gaia beantworten können, nämlich: gibt es in den
äußersten Bereichen des Sonnensystems weitere
plutoähnliche Objekte, die bis jetzt unentdeckt
geblieben sind?
OBJECTE
IM
SONNENSYSTEM
Taumelbewegungen der Sterne misst, die durch die
Gravitations-Anziehung des Planeten verursacht
werden. Eine so große Anzahl von Neuentdeckungen wird
sicherlich unser Wissen über die Planetenentstehung
revolutionieren und damit auch neues Licht auf eine der
drängendsten Fragen der Menschheit werfen, nämlich:
wie ist unser eigenes Sonnensystem entstanden?
Die Scheibe ist ein dünnes, abgeflachtes System
bestehend aus vielen Sternen verschiedensten Typs und
Alters, aus Gas (vorwiegend Wasserstoff) und aus
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VERGANGENHEIT, GEGENWART UND ZUKUNFT
UNSERER GALAXIS
Viele Rätsel unserer Milchstraße müssen noch gelöst
werden.
Hier einige Beispiele:
Entstand die zentrale Verdickung vor oder nach der
Scheibe? Wieviele Spiralarme hat unsere Milchstraße,
wie sehen sie aus und was ist ihr Ursprung? Was ist die
geheimnisvolle dunkle Materie, die die Bewegung der
Sterne in unserer Milchstraße beeinflusst? Wann
entstanden die Sterne unserer Milchstraße? Entstand
unsere Milchstraße durch den Kollaps einer einzigen
großen Materiewolke oder aber durch eine Ansammlung
kleinerer Bausteine?
Staub, und dies alles dreht sich um das galaktische
Zentrum. Die Scheibe hat eine Spiralstruktur und unser
Sonnensystem befindet sich auf einem der Spiralarme.
Die Verdickung im zentralen Teil der Scheibe hat
die Form eines Ellipsoids und enthält hauptsächlich alte
Sterne. Man geht davon aus, dass sich im Zentrum ein
massives schwarzes Loch befindet.
Die Scheibe und die zentrale Verdickung sind
umgeben von einem sphärischen Halo, der aus alten
Sternen, sowie ungefähr 140 Kugelsternhaufen (große
Ansammlungen alter Sterne gleicher Herkunft) und
einigen kleinen und schwachen Zwerg-Galaxien besteht.
Man geht davon aus, dass das gesamte System in ein
massereiches Halo aus dunkler Materie eingebettet ist.
Über die Zusammensetzung und die räumliche
Verteilung dieses Halos ist wenig bekannt.
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In den letzten Jahren wurden über 750 Planeten
entdeckt, die sich nicht in unserem Sonnensystem
befinden. Durch die Beobachtungen des Gaia-Satelliten
wird sich diese Zahl erheblich vergrößern - es könnten
ca. 15.000 jupiterähnliche Planeten entdeckt werden,
die um einen anderen sonnenähnlichen Stern kreisen.
Das würde bedeuten, dass während dieser fünfjährigen
Mission täglich 5 neue Planeten entdeckt werden! Dies
ist deshalb möglich, weil der Gaia-Satellit kleine
PLANETEN AUßERHALB UNSERES
SONNENSYSTEMS
Aus der Entfernung eines Sterns und seiner
scheinbaren Leuchtkraft können wir wichtige
Informationen über diesen Stern gewinnen. Die
Messungen des Gaia-Satelliten von Entfernungen und
Energieverteilungen aller Sterntypen in unserem
Milchstraßensystem werden es uns ermöglichen, ihre
absolute Leuchtkraft, chemische Zusammensetzung,
Rotationsgeschwindigkeit
und
Temperatur
zu
bestimmen, sowie anhand von Sternmodellen ihre Masse
und ihr Alter. Diese Größen sind wesentlich für das
Testen und Verfeinern von Theorien über die
Entwicklung und innere Beschaffenheit der Sterne.
ASTROPHYSIK DER STERNE
Obwohl das Hauptziel von Gaia das Verständnis von
Ursprung, Struktur und Entwicklung unserer Galaxis
ist, werden weitere wissenschaftliche Auswirkungen
dieses Projektes unterschiedliche Gebiete der
Astrophysik grundlegend revolutionieren. Einige dieser
Gebiete wollen wir jetzt vorstellen.
von einem erheblichen Anteil der Sterne in unserem
Milchstraßensystem liefern. Es wird dann möglich sein,
eine dreidimensionale Sternkarte unserer Milchstraße
mit Sterngeschwindigkeiten zu konstruieren, die
zusätzliche Informationen über die Beschaffenheit der
einzelnen Sterne enthält.
So wird es mit Hilfe von Gaia möglich sein, eine der
größten
Herausforderungen
der
modernen
Wissenschaft zu bewältigen, nämlich zu verstehen, wie
unsere Galaxis entstanden ist, wie sie sich
weiterentwickelt hat und wie sie in Zukunftaussehen
wird.
Der Gaia-Satellit, der um das Jahr 2013 durch die
europäische Raumfahrt-Agentur ESA ins All gebracht
werden soll, wird die Beantwortung all dieser Fragen
ermöglichen.
Momentan haben wir nur für Sterne, die sich in einem
begrenzten Gebiet um die Sonne befinden (siehe
Abbildung) genaue Kenntnisse über ihren Ort und über
ihre Bewegungen. Diese Daten wurden durch den
Hipparcos-Satelliten gesammelt, den die ESA im Jahre
1989 ins All geschossen hat. Um Schlüsse über die
großräumige
Struktur
und
Dynamik
unseres
Milchstraßensystems zu ziehen, werden jedoch
Beobachtungen benötigt, die einen viel größeren Bereich
unserer Milchstraße erfassen.
Milchstraßen-Karte des Lund-Observatoriums
Der Gaia-Satellit wird genaue Positionen, Entfernungen,
Geschwindigkeiten und die chemische Zusammensetzung
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